1.4. Мультиплексоры и демультиплексоры

Назначение мультиплексоров (от английского multiplex — многократный) — коммутировать в заданном порядке сигналы, поступающие с нескольких входных шин на одну выходную. У мультиплексора может быть, например, 16 входов и 1 выход. Это означает, что если к этим входам присоединены 16 источников цифровых сигналов — генераторов последовательных цифровых слов, то байты от любого из них можно передавать на единственный выход. Для выбора любого из 16 каналов необходимо иметь 4 входа селекции (24=16), на которые подается двоичный адрес канала. Так, для передачи данных от канала номер 9 на входах селекции необходимо установить код 1001. В силу этого мультиплексоры часто называют селекторами или селекторами-мультиплексорами.

Мультиплексоры применяются, например, в МП 18088 для выдачи на одни и те же выводы МП адреса и данных, что позволяет существенно сократить общее количество выводов микросхемы; в микропроцессорных системах управления мультиплексоры устанавливают на удаленных объектах для возможности передачи информации по одной линии от нескольких-установленных на них датчиков.

На рис. 1.17 приведена схема двухканального мультиплексора, состоящего из элементов ИЛИ, НЕ и двух элементов И.

Рис.1.17 Схема двухканального мультиплексора

Рис.1.18 Результаты двухканального мультиплексора

Рис.1.19 Схема демультиплексора

Результаты моделирования двухканального мультиплексора с помощью логического преобразователя показаны на рис. 1.18, из которого видно, что его выходной сигнал описывается булевым выражением OUT=BC'+AC, т.е. сигнал из канала А проходит на выход при адресном входе С=0, а из канала В — при С=1, что и соответствует логике работы мультиплексора.

Демультиплексоры в функциональном отношении противоположны мультиплексорам. С их помощью сигналы с одного информационного входа распределяются в требуемой последовательности по нескольким выходам. Выбор нужной выходной шины, как и в мультиплексоре, обеспечивается установкой соответствующего кода на адресных входах. При т адресных входах демультиплексор может иметь до 2" выходов.

Принцип работы демультиплексора поясним с помощью схемы на рис. 1.19, на котором обозначено: Х — информационный вход, А — вход адреса, YO, Y1 — выходы. Схема содержит два элемента И и один элемент НЕ. Из рис. 1.19 нетрудно видеть, что при А=0 сигнал информационного входа передается на выход YO, а при А=1 — на выход Y1. Следует отметить, что промышленностью демультиплексоры как таковые не выпускаются, поскольку режим демультиплексора может быть реализован как частный случай в других устройствах — дешифраторах, о которых речь пойдет ниже.

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое мультиплексор, каково его назначение?

2. Используя методику анализа двухканального мультиплексора с помощью логического преобразователя, исследуйте внутреннюю структуру сдвоенного четырехканального мультиплексора 74153. Из сопоставления обозначений выводов этой ИМС и ее отечественного аналога К155КП2 [7] следует, что их функциональное назначение таково: А, В — адресные входы, 1G, 2G — инверсные входы разрешения первого и второго мультиплексоров, 1С0...1СЗ и 2С0...2СЗ, 1Y и 2Y — входы и выходы первого и второго мультиплексоров соответственно.

3. Что такое демультиплексор, для решения каких задач его можно применить?

4. Используя методику анализа полусумматора с помощью логического преобразователя, проведите исследования демультиплексора на рис. 1.19